Acolchado de suelo mediante filmes de polietileno

ACOLCHADO DE SUELO MEDIANTE FILMES DE POLIETILENO
Pablo Alvarado Valenzuela
Ingeniero Agrónomo M.Sc.
Profesor de Horticultura
Universidad de Chile
[email protected]
Haydée Castillo Gutiérrez
Profesora de Agroclimatología
Universidad de Chile
[email protected]
Documento preliminar a la publicación en la Revista el Agroeconómico de la
Fundación Chile en el número correspondiente a mayo de 1999.
El acolchamiento de suelos es una técnica muy antigua que consiste en colocar
materiales como paja, aserrín, capotillo de arroz, plástico o papel, cubriendo el suelo, con
la finalidad de proteger al cultivo y al suelo de los agentes atmosféricos, promover
cosechas precoces, mejorar rendimientos y evitar el contacto del producto con el suelo.
Entre las tecnologías que permiten mejorar la eficiencia de producción de hortalizas, el
uso de "mulch" o acolchado de suelo, surge como una buena alternativa, porque además
de aumentar el rendimiento, adelantar la cosecha y mejorar la calidad del producto,
permite un ahorro significativo de agua y mano de obra, factores cada vez más escasos.
Con el uso de acolchado se logrará intensificar la producción y aumentar la eficiencia de
uso de los recursos.
El efecto que garantiza estas ventajas son entre otras : modificaciones favorables del
régimen térmico y del balance de energía a nivel de suelo, control de malezas y
aislamiento de los frutos de algunas especies para que no queden en contacto con el
suelo.
El polietileno, fundamentalmente por su bajo costo relativo, es el material más utilizado
en acolchado de suelos a nivel mundial y también en Chile. Además es de fácil uso ya
que posibilita la mecanización de su instalación. Corresponde a una resina termoplástica
obtenida a partir del etileno polimerizado a altas presiones. Es flexible, impermeable e
inalterable al agua, no se pudre ni es atacado por los microorganismos.
Efecto del acolchado de polietileno en el ambiente físico.
El uso de acolchado de polietileno en los cultivos genera importantes modificaciones en el
ambiente físico donde se cultivan las plantas, cuya intensidad depende del tipo de
polietileno que se utilice. Los factores que se alteran con el uso de acolchado son:
humedad, temperatura, estructura y fertilidad del suelo, como también la vegetación
espontánea bajo el filme.
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Humedad : Usando acolchado de polietileno, se logran efectos importantes en la
economía de agua, ya que por su impermeabilidad a ésta, impide la evaporación desde la
superficie del suelo cubierta con el filme, quedando esa agua a disposición del cultivo,
beneficiándose con una alimentación constante y regular.
Adentuji (1993), trabajando con acolchado orgánico en lechuga encontró que redujo la
temperatura diurna del suelo y conservó la humedad de éste, produciendo un rendimiento
significativamente mayor que en suelo desnudo. Los resultados indican que la lechuga
requiere suelo húmedo, no menor del 60% de la humedad aprovechable del suelo en los
12 primeros cm para un óptimo rendimiento. Esta humedad puede ser proporcionada con
la mitad del agua de riego al utilizar acolchado en el cultivo, en comparación con suelo
desnudo.
Existen otros autores que han cuantificado el ahorro de agua logrado con el uso de
acolchado de polietileno, tal es el caso de Renquist, et al. (1982) quienes señalan que al
cultivar frutilla con acolchado de polietileno en verano, se requiere un tercio del agua en
comparación a la que necesita cuando es cultivada sin acolchado y concluyen que el
acolchado mejora la eficiencia del uso del agua y se expresa en un mayor rendimiento de
frutos; esto como resultado de la mejor conservación de la humedad del suelo, e
indirectamente, por las mayores temperaturas de suelo registradas al usar acolchado.
Haddad y Villagrán (1988), afirman que con el uso de acolchado plástico se logró
distanciar los riegos a una vez cada quince días, en lugares donde se regaba dos veces
por semana. Por otra parte, los plásticos oscuros, al impedir el desarrollo de malezas al
no dejar pasar luz para que realicen su proceso de fotosíntesis, se ahorra también el
agua que éstas pudieran consumir. (Robledo y Martin, 1988)
Temperatura : Desde el punto de vista térmico, el acolchado se comporta como un filtro
de doble efecto, que acumula calor en el suelo durante el día y deja salir parte de éste
durante la noche, lo que evita o disminuye el riesgo de heladas por bajas temperaturas
del aire. Durante la noche, el filme detiene, en cierto grado, el paso de las radiaciones de
onda larga (calor) del suelo a la atmósfera.
El calentamiento del suelo se explica por el efecto invernadero ejercido por el polietileno
en la pequeña capa de aire que se encuentra entre éste y el suelo. La magnitud de dicho
efecto varía según la transmisividad del polietileno a la radiación solar, que generalmente
es alta y su impermeabilidad a la radiación térmica emitida desde el suelo, que
normalmente en baja, pero que puede ser modificada de acuerdo al espesor del
polietileno , a la presencia en la cara inferior de una película de pequeñas gotas de agua
por efecto de la condensación o al uso en el material del filme de aditivos que le confieran
propiedades térmicas.
El suelo cubierto con acolchado presenta mayor temperatura que el suelo desnudo, esta
diferencia depende fundamentalmente del color del polietileno. Estudios hechos en el
Campo Experimental Antumapu de la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad
de Chile, en convenio con una Empresa Procesadora de Materiales Plásticos y con el
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cofinanciamiento del Fondo Nacional de Desarrollo Tecnológico y Productivo (Fontec-Corfo)
se concluyó lo siguiente:
Existe un efecto regulador de las temperaturas mínimas y máximas del suelo bajo las
cubiertas plásticas. Las temperaturas mínimas se mantienen 2 - 3 ºC sobre el testigo sin
acolchar cualquiera sea la época de cultivo; siendo especialmente importante este efecto en
los meses de invierno, para favorecer la mineralización del nitrógeno y absorción de
nutrientes que se ven afectados por falta de temperatura. Por otra parte, las temperaturas
máximas también superan al testigo sin acolchar pero sin llegar a condiciones estresantes
para las plantas. Todo esto se traduce en mayores producciones de los tratamientos con
acolchado, respecto al testigo sin acolchar.
En general no se puede separar totalmente el efecto directo del plástico sobre la
temperatura del suelo, por las condiciones de manejo del cultivo. El riego utilizado,
disminuye las temperaturas máximas y aumentan las mínimas al mejorar la ganancia
térmica en el perfil y suavizar las extremas por el efecto regulador del agua.
La diferente composición botánica de las malezas que crecen bajo los filmes que permiten
el paso de luz hace que deban recomendarse diferente tipo de filme según la época de
cultivo. Así es como temprano en primavera y en otoño e invierno, los tratamientos con
plásticos más claros, especialmente naranjo y transparente, con menor incidencia de
malezas en relación a los cultivos de verano, fueron los que presentaron rendimientos
mayores debido a que en esas épocas es más importante las ganancia térmica que los
problemas de malezas.
Sin embargo en el período de verano en que predominan las malezas perennes que
compiten agresivamente con el cultivo en velocidad de crecimiento y desarrollo, cuando se
usan filmes que dejan pasar luz, se produce un levantamiento de ellos por la presión que
ejercen las malezas bajo el acolchado, afectando en forma especial a los cultivos bajos; en
cambio con el uso de acolchados plásticos de baja o nula transmisividad a la radiación solar
como son el negro, aluminizado y coextruido blanco/negro, se logró un efectivo control de
malezas, asociado también a los mejores rendimientos.
Es importante destacar la utilidad del acolchado en suelos que presentan dificultad para
aumentar su temperatura en zonas de primaveras frías, afirmando que en dichos casos,
con acolchado de polietileno transparente, o de color naranjo, el calentamiento del suelo
se produce más temprano en la temporada y con mayor intensidad y rapidez,
beneficiando al cultivo en su período de crecimiento inicial lo que se refleja en una notable
mejora del rendimiento.
Con el aumento de la temperatura del suelo hasta un cierto umbral se obtiene un mayor
desarrollo radical, que a su vez se expresa en mayor rendimiento y una producción más
precoz y de mejor calidad, pero si la temperatura excede dicho umbral los efectos
térmicos del acolchado pueden perjudicarlo. Las altas temperaturas que alcanzaría la
superficie del suelo bajo ciertos acolchado, principalmente transparente en períodos de
alta radiación solar, se pueden traducir en detención del crecimiento de raíces e incluso
su muerte,(principio en que se basa la solarización) como también se pueden producir
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daños en la base de los tallos. La temperatura óptima de suelo para la mayoría de las
especies es de 20 a 25 ºC.
De los filmes que mejor respuesta han presentado para uso como acolchado en la época
de verano, el de color negro, que presenta la menor reflección (9 %), acercándose a las
características propias de un cuerpo negro, que absorbe un 91 % de la radiación que incide
sobre él, es el que más se calienta pudiendo causar quemaduras en aquellas estructuras
de la planta en contacto con el filme, en cultivos bajos como lechuga, frutilla, melón,
pepino, sandía y zapallo camote, en sus primeros estados, pues más adelante el propio
follaje del cultivo intercepta la radiación.
En cambio, el filme aluminizado, que presenta al igual que el negro un total control de
malezas bajo el filme, se calienta menos que el negro porque su coloración brillante
permite que parte de la radiación incidente se refleje, presentando un mayor albedo.
Constituye en consecuencia, una excelente alternativa para uso como acolchado.
El polietileno coextruido blanco/negro, también conocido como bicolor por presentar una
superficie negra por un costado y blanca por el otro, usándose la cara blanca hacia arriba,
presenta una ventaja adicional, ya que al efecto sobre la maleza que le confiere la cara
negra, el blanco hace que refleje toda la luz incidente, evitando que se caliente el filme y
permitiendo una mayor iluminación para el cultivo, que en algunos casos, especialmente
cuando el cultivo se prolonga hacia el otoño, como es el caso de la frutilla, al disponer de
más luz, habrá mayor fotosíntesis y por lo tanto mayor contenido de carbohidratos
disponibles para una mayor producción.
La suma de las temperaturas que actúan sobre una planta tiene importancia primordial en
la determinación de su desarrollo y tamaño final. La temperatura tiene implicancia directa
en el número de días necesarios para alcanzar los diferentes estados de desarrollo. La
posibilidad de aumentar las temperaturas mediante el uso del acolchado de polietileno
adecuado, acortaría el período necesario para alcanzar la suma térmica requerida por el
cultivo para madurar, adelantando la producción.
Frecuentemente, el estado de desarrollo de una especie o variedad es estimado por la
acumulación de días grado sobre una temperatura base determinada. Cada variedad
requiere un número constante de días grado acumulados para alcanzar un estado dado.
El método más usado para computar las unidades térmicas es el de días grado, que
consiste en sumar los grados que diariamente las temperaturas medias exceden a una
temperatura base, llamada también "temperatura umbral", durante toda la vida de un
cultivo. Para aquellas hortalizas de estación fría se usa generalmente 5 ºC como
temperatura umbral y de 10 ºC para las especies de estación cálida.
Estructura del suelo y desarrollo radical : El uso de acolchado de polietileno protege
la estructura del suelo, manteniendo el suelo mullido y la humedad superficial. En estas
condiciones las plantas desarrollan más superficial y lateralmente su sistema radical, y las
raíces son más numerosas y largas. Con el aumento de raicillas colonizando la estrata de
mayor fertilidad del suelo, la planta se asegura una mayor extracción de agua y sales
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minerales, lo que conduce a mayores rendimientos.
Fertilidad del suelo : El aumento de la temperatura y humedad del suelo provocado por
el uso de algunos tipos de acolchado, favorece la mineralización del suelo, lo que lleva a
una mayor disponibilidad de nitrógeno para las plantas, por otro lado, al reducir la
lixiviación, evita las pérdidas de este elemento.
Al-Assir et al. (1992), trabajando en lechuga del tipo cos encontraron que el nivel de
nitrato del suelo fue mayor en los suelos con acolchado que en los descubiertos y
concluyeron que cultivada en climas moderados y suelos con adecuado nivel de
nitrógeno, no responde al uso de polietileno transparente.
Las micorrizas aumentan la superficie de las raíces en contacto con el suelo, mejorando
la capacidad de absorción de nutrientes. Contreras et al. (1993), encontraron que en
lechuga cultivada bajo invernadero aumentó el porcentaje de infección de raíces por
micorrizas vesículo arbusculares cuando se usó acolchado de polietileno.
Efecto del acolchado de polietileno sobre las malezas.
El crecimiento de malezas bajo el acolchado depende del color del plástico, es decir, de
su transmisividad a la luz solar. El polietileno transparente posee una alta transmisión de
radiación solar fotosintéticamente activa, lo que favorece el crecimiento de malezas que
compiten por agua y nutrientes con el cultivo y además le provocan daño mecánico por
levantamiento del acolchado plástico. Sin embargo se puede evitar totalmente el
crecimiento de malezas utilizando una filme que impida el paso de luz, como es el de
color negro, el aluminizado o algún coextruido bicolor en que una de sus caras sea de
color negro.
Aquellos filmes de colores, con valores intermedios de transmisividad, permitirán el
desarrollo proporcional de malezas bajo el filme, a mayor paso de luz mayor cantidad de
malezas.
Cuando de malezas se trata, el período crítico de interferencia es un importante factor a
considerar, ya que es en esta etapa cuando la presencia de malezas causa la mayor
merma de rendimiento. En general, para los cultivos hortícolas el período crítico de
interferencia corresponde al primer tercio del tiempo que dura el cultivo.
Efecto del color del acolchado en la producción, precocidad y calidad.
Para elegir un color del filme de polietileno es fundamental considerar la época del año en
que se usará, ya que su efecto sobre las plantas será positivo o negativo según las
condiciones ambientales. Es así como Eltez y Tüzel (1994) en tomate, encontraron que el
mayor rendimiento total se obtuvo con polietileno negro en primavera y blanco en otoño,
siendo superiores al testigo en 25% y 37,5% respectivamente.
Converse (1981) en Israel logró un 10 a 15% de aumento en rendimiento en frutilla
plantada en invierno con el uso de polietileno transparente, en relación a los rendimientos
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logrados con polietileno negro.
Grassi y Videla, citados por Oriolani et al. (1979) emplearon polietileno negro como
cobertura de suelo en un cultivo de zapallitos, y constataron un aumento del 105% en la
producción de frutos comparado con el testigo sin acolchado.
Bringhurst y Voth (1990), señalan que el acolchado de polietileno transparente es una de
las técnicas más importantes para mejorar la producción invernal de frutillas en California.
En diversos ensayos han demostrado que el plástico transparente es de mayor utilidad en
inviernos más fríos por su significativo aumento de la temperatura del suelo, lo que se
traduce en precocidad y en mayor rendimiento. Sin embargo, se requiere de un eficiente
control de malezas.
Schales, (1994) probó acolchados de polietileno negro, transparente, coextruido
blanco/negro, verde de transmisión infrarroja y fotodegradables en un cultivo de melón,
encontrando que con polietileno coextruido blanco/negro, con la superficie negra en
contacto con el suelo, se obtuvo el mayor rendimiento total. La mayor precocidad se
obtuvo también con coextruido blanco/negro y con polietileno verde de transmisión
infrarroja, que superaron incluso al transparente.
Eltez y Tüzel, (1994) trabajando en tomate bajo invernadero, encontraron que el
acolchado de polietileno blanco produjo mayor rendimiento total y mayor precocidad que
el negro en otoño, mientras que el negro produjo mayor rendimiento total y menor
precocidad que el blanco en primavera. La ventaja del polietileno blanco en invierno está
dada por el beneficio que trae la reflexión de la luz sobre las plantas.
Eichin y Deiser (1991) trabajando en lechuga de cabeza, encontraron que con acolchado
de papel negro y café y con polietileno negro, el crecimiento y desarrollo no fue afectado,
pero se obtuvo un producto limpio, con reducida incidencia de pudriciones en las hojas
externas. Además lograron buen control de malezas.
Barticevic (1997) trabajando en lechugas a fines de invierno, el film transparente mostró
las más altas temperaturas de suelo lo que se tradujo en una mayor precocidad de 8 días
respecto al testigo, también se registraron altas temperatura de suelo bajo acolchado
naranjo y negro; mientras el coextruido blanco/negro presentó las más bajas
temperaturas.
La calidad de las lechugas fue mejorada con el uso de acolchado naranjo, transparente,
negro y gris humo. Destacándose el tratamiento con acolchado naranjo, que superó la
calidad obtenida en el tratamiento testigo y con acolchado blanco y coextruido
blanco/negro (Barticevic, 1997).
De acuerdo al análisis económico, el uso de acolchado de polietileno es una alternativa
muy interesante en el cultivo de lechuga. Aún cuando con acolchado los costos
aumentaron en un 50% respecto al testigo, los mayores ingresos obtenidos determinaron
una rentabilidad superior a la del testigo en todos los casos. El acolchado color naranjo
resultó ser el tratamiento más rentable, el transparente ocupó el segundo lugar en
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rentabilidad. Los tratamiento con acolchado blanco y coextruido blanco/negro presentaron
la menor diferencia respecto al testigo (Barticevic, 1997).
Castillo (1998) trabajando con brocoli, donde los tratamientos consistieron en cobertura
de suelo con filmes de polietileno de baja y alta densidad, transparente y de colores:
blanco, gris humo, negro, aluminizado, verde, azul, coextruído blanco-negro y café-negro,
además de un testigo con suelo desnudo, las temperaturas de suelo mínimas y máximas
bajo los diferentes acolchados de polietileno, siempre fueron superiores al testigo sin
acolchar, siendo los polietilenos transparentes de alta y baja densidad los que registraron
las más altas temperaturas de suelo.
Las temperaturas de suelo durante los meses de abril a junio, tienden a decrecer en
todos los tratamientos así como también, la diferencia entre ellas. La mayor cantidad de
malezas se encontró en el testigo sin acolchar y en los polietilenos transparentes. Los
rendimientos alcanzados con los diferentes tratamientos de polietileno en promedio
superaron en un 35% al testigo sin acolchar, en tanto que el mejor rendimiento se obtuvo
con el polietileno blanco de baja densidad y de 50 de grosor, superando al testigo sin
acolchar en un 51% (Castillo, 1998).
Materiales usados como acolchado.
Lo más frecuente en Chile es utilizar como acolchado filmes de PEBD de 50 de grosor, sin
embargo, luego de dos años de experimentación se puede señalar que para la mayoría
de los cultivos hortícolas, un PEBD de 25 es suficiente, rebajando el costo del filme a la
mitad.
En relación a los polietilenos de alta densidad, con 20 de grosor, en general tuvieron una
vida útil corta, especialmente en el período de mayor radiación, sufriendo un fuerte
deterioro antes de completar el período del cultivo, siendo aún más marcado el efecto en
los colores oscuros, sin embargo, no deben descartarse, porque al agregárseles algo de
aditivo antiUV y algún antioxidante podría obtenerse un material que cumpla con la
duración requerida a un precio menor que el PEBD de 25 y dejaría la posibilidad a que
en el futuro cercano pudiera rebajarse el grosor a 10.
El grupo de filmes de polietileno de alta densidad reciclados de 20, cuyo menor costo es
muy atractivo, no dieron resultados positivos por su rápido deterioro, pero al igual que lo
señalado anteriormente, cabe la posibilidad de corregir sus problemas.
La investigación en este campo, en los últimos años ha centrado fuertemente la atención el
polietileno lineal de baja densidad (PELBD) que no es una invención nueva, su primera
producción se remonta a unos 35 años. Lo que sí es relativamente reciente es su
comercialización a escala industrial desde 1980 y, desde luego, su aplicación en técnicas
expansivas de acolchado en España a contar de 1983.
Se puede afirmar que es el material plástico para uso como acolchado con mayor
crecimiento y que, por sus características globales está desplazando a otros polímeros
convencionales en ésta aplicación que, por si misma, está teniendo un desarrollo
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espectacular tanto en países más desarrollados (USA, Francia, España) como en otros
en vías de desarrollo, siendo el ejemplo más característico China, donde actualmente se
acolchan unas 2 millones de Has, fundamentalmente en el cultivo del algodón.
Es importante citar que el aumento de la superficie acolchada en todos estos países ha
sido posible gracias al desarrollo paralelo de tipos de PELBD especialmente diseñados
para estas aplicaciones.
Como indica su nombre, el PELBD es un tipo de polietileno que presenta una estructura
de sus moléculas similar a la del PEAD, es decir lineal, pero con un mayor número y
longitud de sus cadenas laterales, lo que le confiere la característica de su baja densidad.
También se ha estado probando el uso de pigmentos perlescentes (nacarados) en PEBD y
en PELBD para aprovechar la dispersión de la luz que traspasa el film y la mayor captación
de las plantas de la luz reflejada; en la agregación de aditivos térmicos para bajar la
transmitancia a la radiación de onda larga y así atrapar más calor en el suelo; en materiales
fotodegradables para evitar la contaminación del suelo si no se procede cuidadosa y
oportunamente a retirar el polietileno después de terminado el cultivo.
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